JP2023004527A - 部品挿入方法および部品挿入システム - Google Patents

Abstract

【課題】プリント基板の高密度化および部品の微細化に伴い、プリント基板表面上への投影がずれることにより別の部品を指示することにより部品の誤挿入が生ずる問題がある。【解決手段】投影された部品配置画像を移動して位置補正を行なった上で、配置する部品の型名のデータを抽出し、この型名の部品の外形線を前記投影された部品配置図上に重畳して投影し、投影された位置に部品を挿入する。【選択図】図４

Description

本願は、部品挿入方法および部品挿入システムに関するものである。

従来技術として、作業者がプリント基板に部品を挿入する場合に、投影ユニットでプリント基板上に組立てるべき部品の所要位置を作業員に可視的に指示するための装置を提供するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開昭５７－１５４８９０号公報

しかしながら、特許文献１は、プリント基板上にプロジェクタで可視化することに特化した技術であるため、近年のプリント基板の高密度化および部品の微細化に伴い、プリント基板表面上への投影がずれることにより、実際に挿入する部品とは別の部品を指示し、誤挿入が発生する問題が生じる。

本願は、上述のような問題を解決するためになされたもので、プリント基板に部品を挿入する作業において、投影ユニットにてプリント基板表面に部品挿入位置を可視的に指示するシステムに加え、プリント基板と投影画像の位置合わせを行うものである。これにより、誤挿入防止と作業効率向上を目的とする。

本願に開示される部品挿入方法は、
プリント基板の図面情報を演算制御装置に入力し、プリント基板上の部品配置を示した部品配置情報を記憶装置から抽出し、部品配置情報を画像としてプリント基板上に投影し、投影された画像の中心とプリント基板の中心とを一致させる位置補正を投影画像の回転移動と平行移動とにより行い、演算制御装置に入力された挿入する部品の画像を部品配置情報の画像上に重畳して投影し、投影された位置に前記部品を挿入することを特徴とする。

本願に開示される部品挿入方法によれば、プリント基板上に部品配置情報の投影画像を正確に位置合わせできるとともに、挿入する部品の外形を、部品配置情報の画像上に投影するので、部品の誤挿入防止と作業効率向上を実現できる。

実施の形態１に係る部品挿入システムの構成概念図である。 実施の形態１に係る演算制御装置のハードウエア構成図である。 実施の形態１に係る作業台制御装置がプリント基板を固定した状態を示す図である。 部品挿入方法を説明するフローチャートである。

以下、本願に係る部品挿入システムおよび部品挿入方法の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、同一内容および相当部については同一符号を配し、その詳しい説明は省略する。

実施の形態１．
図１は、部品挿入システムの構成概念図である。部品挿入システムは、部品挿入支援装置１と作業台制御機構２とから構成される。それぞれにつき以下に説明する。
部品挿入支援装置１は、演算制御装置４０と、入力装置１０、１１と、出力装置２０、２１と、記憶装置３０とで構成されている。演算制御装置４０と記憶装置３０はネットワークケーブルで接続され、入力装置１０、１１は、演算制御装置４０と有線または無線で接続されている。さらに演算制御装置４０は出力装置２０、２１と有線または無線で接続されている。

入力装置１０は、作業台制御機構２に装着するプリント基板５０の図面番号または部品型名の情報を入力する。具体的には、キーボード、音声認識により図面番号および部品型名を認識可能とするためのマイク、バーコードリーダなどが例として挙げられる。本実施の形態では、図面番号または部品型名を例として説明するが、図面または部品を特定できる情報であれば図面番号または部品型名に限るものではない。

入力装置１１は、出力装置２０によりプリント基板５０上に投影された画像を回転させ、あるいは、上下左右に平行移動させるためのものである。十字キーおよびマウスが例として挙げられる。

出力装置２０は、モニタなどの液晶表示装置であり、出力装置２１は、プロジェクタなどの投影表示装置である。

記憶装置３０は、プリント基板５０のＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）データを格納しており、固定磁気ディスクまたは光学式ディスクが例として挙げられる。

演算制御装置４０は、例えばマイコンであり、図２に示すようなハードウエアで構成されている。プロセッサ１００と記憶装置２００から構成され、図示していないが、記憶装置２００はランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置と、フラッシュメモリ等の不揮発性の補助記憶装置とを具備する。また、フラッシュメモリの代わりにハードディスクの補助記憶装置を具備してもよい。プロセッサ１００は、例えば、記憶装置２００から入力されたプログラムを実行することにより、記憶装置３０からＣＡＤデータを読み出し、読み出したデータに基づいて出力装置２０または出力装置２１にデータを出力する。さらに、後述するように、作業台制御機構２の駆動制御部３から駆動完了信号を受信し、出力装置２１から基板上に部品配置図を投影するなどの処理を行う。この場合、補助記憶装置から揮発性記憶装置を介してプロセッサ１００にプログラムが入力される。また、プロセッサ１００は、演算結果等のデータを記憶装置２００の揮発性記憶装置に出力してもよいし、揮発性記憶装置を介して補助記憶装置にデータを保存してもよい。なお、駆動制御部３も上述同様、プロセッサ１００と記憶装置２００により構成してもよい。

作業台制御機構２は、作業台５上に配置され、図１中、両矢印で示すように、基板固定治具４ａ、４ｂが、上下左右に可動して、図３に示すようにプリント基板５０を挟み込む。基板固定治具４ａ、４ｂは、駆動制御部３により駆動制御される。基板固定治具４ａの上下の動きと基板固定治具４ｂの左右の動きは連動しているので、基板サイズに関係なく、基板固定治具原点である点Ｐに基板中心を合わせることが可能である。

プリント基板５０を基板固定治具４ａ、４ｂにより固定した後、駆動制御部３は、演算正業装置４０に、固定完了の信号を出力する。この信号の出力を出力装置２０で液晶表示装置に表示し、操作者に通知してもよい。また、信号の出力に応じて、部品挿入支援装置１を操作可能としてもよい。図４は、部品挿入支援装置１による部品挿入方法を説明するフローチャートである。以下順を追って説明する。

まず、部品挿入支援装置１のメニュー画面が出力装置２０の液晶表示装置に表示される（ステップＳ１）。

このメニュー画面から入力装置１０であるキーボードにて部品を実装するプリント基板の図面番号を入力する（ステップＳ２）。その図面番号をキーに、記憶装置３０に保存しているＣＡＤデータを検索し、演算制御装置４０がＣＡＤデータ内の部品配置情報である、部品配置図を取得する（ステップＳ３）。

演算制御装置４０は部品配置図を出力装置２０の液晶表示装置に表示し、操作者に認知させるとともに、出力装置２１の投影表示装置でプリント基板５０上に部品配置図を投影する（ステップＳ４）。

投影された部品配置図とプリント基板５０との位置がずれている場合、プリント基板中心と、投影画像の中心との位置合わせを行う、この位置合わせの方法として、プリント基板の中心には目印となる十字（プリント基板が基板固定治具上に配置されているとき、基板固定治具原点の点Ｐと十字の位置は同じなので、以下、十字Ｐで説明する）が印刷されており、投影した画像の中心と十字Ｐの位置がずれているかを検出し、ずれが誤差以上のとき位置補正が必要と判断する（ステップＳ５）。

位置のずれは、印刷された十字Ｐと投影した画像の中心とを目視で判断することも可能であるが、プリント基板５０の画像を出力装置２０の液晶表示装置上にモニタするとともに、プリント基板５０上に投影された部品配置図も液晶表示装置上に表示する。表示されたそれぞれの中心の位置のずれを演算制御装置４０で算出し、位置補正の必要性を判断させてもよい。

ずれが誤差以上と判断されたときに位置補正を行う（ステップＳ６）。入力装置１１による位置補正は以下の手順で行う。
（１）例えば、マウス操作により、投影された部品配置図の画像の中心を１度単位で回転させ、十字Ｐとおおまかに位置合わせを行う（粗調整）。回転中心は、基板固定治具原点とする。
（２）粗調整終了後、例えば十字キーにより、上下左右方向に０．１ｍｍ単位で投影画像の中心を平行移動させ、十字Ｐと一致させる（微調整）。
補正のための移動の単位距離は、本実施の形態では１度および０．１ｍｍとしているが、投影画像の大きさ、部品の大きさ、部品配置の複雑さなどによって変化させてもよい。

また、位置補正が完了したことを文字または色彩などで出力装置２０の液晶表示上に表示してもよいし、出力装置２１で投影された画像上に表示してもよい。
上述の説明では、マウスおよび十字キーにより操作者が位置合わせを行うが、演算制御装置４０により、部品配置図を上述の調整の手順で自動的に移動させてもよい。
また、上述の説明では、プリント基板の中心と投影した画像の中心とのずれを検出し、位置補正を行うが、ずれの検出はプリント基板上にあらかじめ印刷または機械的に形成された目印と投影画像上の目印とを比較する方法でもよい。しかし、中心を検出する方が、目視による認識は容易であり、演算制御装置４０に算出させる際の設定も単純化できる。

位置補正終了後、入力装置１０により部品型名を入力し（ステップＳ７）、その部品型名が記憶装置３０内のＣＡＤデータ内に存在するかを演算制御装置４０にて判断し、同一型名の部品が存在すれば（ステップＳ８）、対象部品の部品外形線をハイライトした対象部品の表示を、部品配置図上に重畳して投影する（ステップＳ９）。作業者は、投影された部品配置図上に重ねて投影された部品外形線により、対象部品の位置が可視化された状態で部品挿入を実施することができる（ステップＳ１０）。この作業を部品全てが挿入されるまで行う（ステップＳ１１）。部品外形のみを線で示すことにより、部品の形状認識を容易にすることができる。なお、部品外形線の表示は、１つの部品に限らず、複数の部品により１つの回路を構成する場合、１つの回路の外形とそれを構成する複数の部品の外形線をハイライトして表示してもよい。

このような方法により、基板固定治具の中心、基板中心、および投影画像の中心を一致させることにより、部品挿入前に部品配置図をプリント基板上に正確に位置決めを行うことができ、誤挿入の要因を挿入開始前に確実に排除することができる。
さらに、挿入する対象部品の部品外形線を、部品配置図に重ねて１つ１つプリント基板上に表示させて、部品挿入を誘導することにより、作業者の部品挿入時の作業手順を単純化でき、挿入する１つの部品に集中させることで誤挿入を防止することができる。

本願は、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。

１：部品挿入支援装置、２：作業台制御機構、３：駆動制御部、４ａ、４ｂ：基板固定治具、５：作業台、１０、１１：入力装置、２０、２１：出力装置、３０：記憶装置、４０：演算制御装置、５０：プリント基板、１００：プロセッサ、２００：記憶装置。

Claims (9)

1. プリント基板の図面情報を演算制御装置に入力し、前記プリント基板上の部品配置を示した部品配置情報を記憶装置から抽出し、前記部品配置情報を画像として前記プリント基板上に投影し、投影された画像の中心と前記プリント基板の中心とを一致させる位置補正を投影画像の回転移動と平行移動とにより行い、前記演算制御装置に入力された挿入する部品の画像を前記部品配置情報の画像上に重畳して投影し、投影された位置に前記部品を挿入することを特徴とする部品挿入方法。
2. 前記図面情報は、図面番号であり、前記部品配置情報は、部品配置図であり、前記部品の情報は部品の型名であることを特徴とする請求項１に記載の部品挿入方法。
3. 位置補正は、投影された前記部品配置情報の画像内の目印と前記プリント基板上の目印とを合わせることにより行うことを特徴とする請求項１または２に記載の部品挿入方法。
4. 位置補正の完了を投影画像上に表示することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の部品挿入方法。
5. 前記挿入する部品の画像は部品の外形線であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の部品挿入方法。
6. 前記位置補正は、前記投影画像の回転移動により粗調整を行った後、前記投影画像を平行移動することにより微調整を行うことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の部品挿入方法。
7. 作業台に配設された基板固定治具の中心とプリント基板の中心とを一致させることにより、前記プリント基板を前記作業台上に固定する作業台制御機構、前記作業台制御機構により固定されたプリント基板上に、挿入する部品配置を示した部品配置情報の画像を投影する部品挿入支援装置、を備え、固定された前記プリント基板の中心と投影する前記部品配置情報の中心との位置合わせを、投影画像の回転移動と平行移動とにより行うことを特徴とする部品挿入システム。
8. 前記基板固定治具は、前記作業台の上を上下に可動する第１の治具と左右に可動する第２の治具が連動することを特徴とする請求項７に記載の部品挿入システム。
9. 前記部品挿入支援装置は、前記プリント基板上に投影された前記部品配置情報の画像上に、挿入する部品の外形画像を重畳して投影することを特徴とする請求項７または８に記載の部品挿入システム。

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